基于MCF51EM256的風力發電測量保護模塊的設計與分析

 

3.3 風電場低電壓穿越

    風電場并網點電壓在圖中電壓輪廓線及以上的區域內時，場內風電機組必須保證不間斷并網運行；并網點電壓在圖中電壓輪廓線以下時，場內風電機組允許從電網切出2。

 

圖9   風電場低電壓穿越要求的規定

 

    對于不同的歐美國家電網公司，其規定的低電壓的跌至幅度和穿越時間也存在差異，英國為15%和140ms，德國為15%和625ms，丹麥為25%和100ms，西班牙為0%和500ms等。

 

3.4 目前雙饋式風力發電機組并網系統

 

圖10 交流勵磁變速恒頻風力發電變頻器電路圖

 

    變速恒頻發電將先進的電力電子技術引入發電機控制之中，機組采用變速運行，使風力發電機組葉輪轉速跟隨風速的變化而變化，保持基本恒定的最佳葉尖速比，從而獲得最大的風能利用效率。

    在變速恒頻雙饋發電機組運行過程中，定子繞組直接接到電網上，而轉子繞組外接轉差頻率電源實現交流勵磁。當發電機轉子頻率變化時，控制勵磁電流頻率來保證定子輸出頻率恒定4。

 

3.5 應用案例

    AGP能應用于多種類型的發電機繞組的場合。下圖10為典型的三相四線發電機繞組結構應用案例。電壓信號直接接入，電流信號經互感器轉換后接入模塊。設置繼電器1為過載、過壓、過頻，繼電器2為欠壓、欠頻，繼電器3為逆功，繼電器4為根據時間的欠壓保護A、B，給模塊供電DC24V,裝置開始自檢，當裝置自檢失敗，發出報警信號，發電機組禁止啟動。當發電機組運行時出現故障，控制器接收到繼電器1報警后，執行減速運行。當控制器接收到繼電器2報警后，調整控制內部參數，使之正常。當接收到繼電器3報警后，發電機停車，斷開并網開關。當電網電壓出現大幅度跌落，模塊自動計算跌落深度和時間，判斷是否可以穿越低電壓，給出繼電器4診斷信號。

 

圖11 AGP300典型應用圖

 

4 結語

    AGP風力發電測量保護模塊采用先進的設計方案，能夠針對不同類型的風力發電機（雙饋、永磁直驅）提供測量與保護功能，支持Modbus_RTU、Profibus_DP、Can open通訊協議，兼容各類PLC控制系統。產品穩定可靠，是風力設備國產品化的理想產品。

文章來源于：《自動化應用》2012年第10期。

參考文獻：

    [1]  GB/T 19069-2003  風力發電機組控制器技術條件》

    [2]《風電場接入電網技術規定實施細則-2009》

    [3] 風力發電測試技術 姚興佳等著  電子工業出版社

    [4] 雙饋式風力發電機組柔性并網運行與控制 任永峰 安中全等著 機械出版社

    [5] 風力發電系統的設計、運行與維護．葉杭冶等著 電子工業出版社

    [6] Guideline for the Certification of Wind Turbines Edition 2010_R0

    [7] 任志程，周中，電力電測數字儀表原理與應用指南，中國電力出版社，2007